JP2011530246A - Adaptive vise current generation for switched capacitor circuits. - Google Patents
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Abstract
スイッチトキャパシタ回路のためのバイアス電流を適応的に発生するための技術が開示される。スイッチトキャパシタ回路は、サンプリングレートで少なくと一つのキャパシタを充放電し、サンプリングレートでアナログ信号をデジタル化し、デジタル信号を提供するADCである。スイッチングキャパシタ回路は異なるサンプリングレートと関連付けられた複数のモードをサポートする。バイアス回路は、スイッチトキャパシタ回路内のOTAに対してサンプリングレートに比例するバンド幅を提供するため、および、ICプロセスおよび温度の変動に起因するスイッチングキャパシタにおける変化をトラックするために、選択されたモードに対してのサンプリングレートに比例するバイアス電流をスイッチングキャパシタ回路に対して発生する。スイッチングキャパシタ回路のセトリングタイムは複数のモードを用いて、ICプロセスおよび温度における変動の全域をトラックする。 Techniques for adaptively generating a bias current for a switched capacitor circuit are disclosed. A switched capacitor circuit is an ADC that charges and discharges at least one capacitor at a sampling rate, digitizes an analog signal at the sampling rate, and provides a digital signal. The switching capacitor circuit supports multiple modes associated with different sampling rates. The bias circuit provides a bandwidth proportional to the sampling rate for the OTA in the switched capacitor circuit and tracks selected changes in the switching capacitor due to IC process and temperature variations. A bias current proportional to the sampling rate is generated for the switching capacitor circuit. The settling time of a switching capacitor circuit uses multiple modes to track the full range of variations in IC process and temperature.
Description
本開示は一般にエレクトロニクスに関わり、より詳細にはスイッチトキャパシタ回路用の適応型バイス電流発生のための技術に関する。 The present disclosure relates generally to electronics, and more particularly to techniques for adaptive vise current generation for switched capacitor circuits.
スイッチトキャパシタ回路は、所望の信号処理機能を達成するための異なるサンプリング回路間に電荷を移動させるための回路である。スイッチトキャパシタ回路は、高い精度でしばしば取得されることができる、キャパシタサイズの比(絶対的なキャパシタサイズの代わりに)およびサンプリングレートの二つに基づいて、信号処理機能を正確に実施することができる。スイッチトキャパシタ回路は、シグマ−デルタ・アナログ−デジタル変換器(ΣΔ ADC)、シグマ−デルタ・デジタル−アナログ変換器(ΣΔ DAC)、フィルタ、デサイメイタ(decimator)など、さまざまな回路ブロックを実施するために広く用いられている。 A switched capacitor circuit is a circuit for transferring charge between different sampling circuits to achieve a desired signal processing function. Switched capacitor circuits can perform signal processing functions accurately based on two things, the ratio of capacitor size (instead of absolute capacitor size) and sampling rate, which can often be obtained with high accuracy. it can. Switched capacitor circuits are used to implement various circuit blocks such as sigma-delta analog-to-digital converters (ΣΔ ADCs), sigma-delta digital-to-analog converters (ΣΔ DACs), filters, decimators, etc. Widely used.
スイッチトキャパシタ回路は、サンプリング回路間に電荷を移動させるのに役立つオペレーショナルトランスコンダクタンス増幅器(operational transconductance amplifier)(OTA)などの能動回路を含む。能動回路は、最悪の条件下で満足できるパフォーマンスを提供するために、過剰な電流でバイアスされる可能性がある。これはひいて能動回路がほとんど常にバイアスされるという結果となり、それは望ましくないであろう。 Switched capacitor circuits include active circuits, such as an operational transconductance amplifier (OTA) that helps to transfer charge between sampling circuits. Active circuits can be biased with excessive current to provide satisfactory performance under worst-case conditions. This in turn results in the active circuit being almost always biased, which would be undesirable.
電力消費を低減するとともに、所望のパフォーマンスを達成するためのスイッチトキャパシタ回路用の適応型バイス電流発生のための技術が本明細書にて説明される。一つの設計においては、装置はスイッチトキャパシタとバイアス回路とを含む。前記スイッチトキャパシタは、(i)サンプリングレートで充電および放電する少なくとも一つのスイッチングキャパシタ、および、(ii)バイアス電流に比例する帯域幅を有するオペレーショナル・トランスコンダクタンス・増幅器(OTA)などの増幅器を含む。前記バイアス回路は、(i)前記増幅器のためのサンプリングレートに比例する帯域幅を取得するために、および、(ii)集積回路(IC)プロセスおよび温度における変動に起因する前記スイッチトキャパシタにおける変化を追跡する(track)ために、スイッチトキャパシタ回路用のバイアス電流を発生する。 Techniques for adaptive vise current generation for switched capacitor circuits to reduce power consumption and achieve desired performance are described herein. In one design, the device includes a switched capacitor and a bias circuit. The switched capacitor includes (i) at least one switching capacitor that charges and discharges at a sampling rate, and (ii) an amplifier such as an operational transconductance amplifier (OTA) having a bandwidth proportional to the bias current. The bias circuit (i) obtains a bandwidth proportional to the sampling rate for the amplifier and (ii) changes in the switched capacitor due to variations in integrated circuit (IC) process and temperature. To track, generate a bias current for the switched capacitor circuit.
一つの設計においては、スイッチトキャパシタ回路は、サンプリングレートでアナログ信号をデジタル化し、そして、デジタルサンプルを提供するΣΔ ADCを具備する。前記ΣΔ ADCは異なるサンプリングレートに関連付けられたマルチモード(multiple modes)をサポートしても構わない。一つのモードはサポートされたモード(modes)の中から選択されても構わない。前記バイアス回路はそれから選択されたモードに対してサンプリングレートに比例するべきバイアス電流を発生する。前記スイッチトキャパシタ回路のセトリングタイム(settling time)は、前記マルチモードを用いて、そして、ICプロセスおよび温度変動を渡ってトラックする(track)ことができる。他の設計においては、前記スイッチトキャパシタ回路は、フィルタ、デサイメイタおよびいくつかのその他の回路を含んでも構わない。 In one design, the switched capacitor circuit comprises a ΣΔ ADC that digitizes an analog signal at a sampling rate and provides digital samples. The ΣΔ ADC may support multiple modes associated with different sampling rates. One mode may be selected from among supported modes. The bias circuit then generates a bias current that should be proportional to the sampling rate for the selected mode. The settling time of the switched capacitor circuit can be tracked using the multimode and across IC processes and temperature variations. In other designs, the switched capacitor circuit may include filters, decimators, and some other circuits.
一つの設計においては、バイアス回路は、スイッチトキャパシタ負荷(switched capacitor load)、ドライバ回路およびカレントミラー(current mirror)を含む。一つの設計においては、前記スイッチトキャパシタ負荷は、(i)第1のコントロール信号に基づいて放電し、そして、第2のコントロール信号に基づいて充電する第1のキャパシタ、(ii)前記第2のコントロール信号に基づいて放電し、そして、前記第1のコントロール信号に基づいて充電する第2のキャパシタ、および、(iii)前記第1および第2のキャパシタのための充電電流(charging current)をフィルタする第3のキャパシタを含む。前記バイアス電流は前記第1および第2のキャパシタに比例しても構わず、それはICプロセスおよび温度の変動を介して前記スイッチトキャパシタ内の前記スイッチングキャパシタを追跡しても構わない。前記ドライバ回路は前記スイッチングキャパシタ負荷内の前記第1および第2のキャパシタに対して前記充電電流を提供する。前記カレントミラーは前記充電電流を受け入れ、そして、前記バイアス電流を提供する。 In one design, the bias circuit includes a switched capacitor load, a driver circuit, and a current mirror. In one design, the switched capacitor load is (i) a first capacitor that discharges based on a first control signal and charges based on a second control signal; (ii) the second capacitor A second capacitor that discharges based on the control signal and charges based on the first control signal; and (iii) filters a charging current for the first and second capacitors A third capacitor. The bias current may be proportional to the first and second capacitors, which may track the switching capacitor in the switched capacitor via IC process and temperature variations. The driver circuit provides the charging current to the first and second capacitors in the switching capacitor load. The current mirror receives the charging current and provides the bias current.
さまざまな態様(aspects)およびフィーチャ(features)の開示は以下の詳細において説明される。 The disclosure of various aspects and features is described in detail below.
ここに述べる技術は、ΣΔ ADC、ΣΔ DAC、フィルタ、デサイメイタなどのさまざまな回路ブロックに用いられるスイッチトキャパシタ回路に用いることができる。前記技術はまた無線通信、コンピューティング、ネットワーキング、民生用電子機器(consumer electronics)などのようなさまざまな用途に用いることができる。前記技術はまた無線通信デバイス、セルラフォン、個人用携帯用情報端末(PDA)、ハンドヘルドデバイス、無線モデム、ラップトップコンピュータ、コードレスフォンなどのようなさまざまなデバイスに用いることができる。明確にするために、セルラフォンまたはいくつかの他のデバイスでも可能な無線通信における前記技術の使用について以下に説明する。 The technique described here can be used for switched capacitor circuits used in various circuit blocks such as ΣΔ ADC, ΣΔ DAC, filters, and decimaters. The technology can also be used for a variety of applications such as wireless communications, computing, networking, consumer electronics and the like. The technology can also be used in various devices such as wireless communication devices, cellular phones, personal digital assistants (PDAs), handheld devices, wireless modems, laptop computers, cordless phones, and the like. For clarity, the use of the technique in wireless communications, which is also possible with a cellular phone or some other device, is described below.
図1は無線通信デバイス100の設計のブロック図を示す。簡単のために、図1には受信機の部分だけが示されている。また同様に、図1には一つのアンテナのための一つの受信チェーン(chain)の部分だけが示されている。一般に、無線デバイスは、いかなる数のアンテナ、いかなる数の周波数帯域およびいかなる数の無線技術に対していかなる数の受信チェーンを含むができる。
FIG. 1 shows a block diagram of a design of a
アンテナ110は基地局によって送信された無線周波数(RF)の変調信号(modulated signals)を受信し、そして、受信されたRF信号を提供する。低ノイズ増幅器(LNA)112は受信されたRF信号を増幅し、そして、増幅されたRF信号を提供する。フィルタ114は、重要な周波数帯域内の信号コンポーネントを通過し、そして、帯域外のノイズおよび不要信号を除去するために、増幅されたRF信号をフィルタする。ダウンコンバータ116は、ローカルオシレータ(LO)信号を用いて、フィルタされたRF信号を周波数ダウンコンバートし、ダウンコンバートされた信号を提供する。LO信号の周波数は選択された周波数チャネル内の所望の信号がバースバンドまたはニアベースバンドにダウンコンバートされるように選択される。
Antenna 110 receives radio frequency (RF) modulated signals transmitted by the base station and provides received RF signals. A low noise amplifier (LNA) 112 amplifies the received RF signal and provides an amplified RF signal. Filter 114 filters the amplified RF signal to pass signal components in the critical frequency band and remove out-of-band noise and unwanted signals.
増幅器(AMP)118は、ダウンコンバートされた信号を増幅し、そして、所望の信号レベルを有する信号を提供する。ローパスフィルタ120は、選択された周波数チャネル内の所望の信号を通し、そして、ダウンコンバートプロセスによって発生する可能性があるノイズおよび不要信号を除去するように、増幅器118からの信号をフィルタする。
An amplifier (AMP) 118 amplifies the downconverted signal and provides a signal having a desired signal level. The
ΣΔ ADC130は、サンプリングクロックSCLKに基づいて、ローパスフィルタ120からのアナログ信号をデジタル化する。ΣΔ ADC130は、より良い直線性、改善された量子化ノイズ特性および他のタイプのADC上でのより簡単な実施などの一定の長所を提供する。ΣΔ ADC130は、所望の信号帯域よりも何倍も大きいサンプリングレートでアナログ信号の大きさ(amplitude)の変化の1ビット近似値を連続して得ることにより、アナログ信号のアナログ・デジタル変換を行う。デジタルサンプルは所望の信号および量子化ノイズを含む。ΣΔ ADC130は、より容易にフィルタされるように量子化ノイズが帯域の外に追い出される(またはノイズシェープされる(noise shaped))ように、設計されても構わない。
The
バイアス回路140は、以下に説明するように、ΣΔ ADC130のためのバイアス電流を発生する。ΣΔ ADC130およびバイアス回路140は、アナログIC、RFIC(RFIC)、混合信号IC、特定用途向け集積回路(ASIC)など上で実施されることができる。
The
データプロセッサ150は、ΣΔ ADC130からのデジタルサンプルを処理するためのさまざまなユニットを含むことができる。例えば、データプロセッサ150は、一つまたは複数のデジタル信号プロセッサ(DSP)、縮小命令セット・コンピュータ(RISC)プロセッサ、中央演算処理装置(CPU)などを含むことができる。コントローラー/プロセッサ160は、無線デバイス100での動作をコントロールすることができる。図1に示されるように、コントローラー/プロセッサ160は、ΣΔ ADC130のためのサンプリングクロック、および、バイアス回路のためのコントロール信号を発生することができる。サンプリングクロックおよびコントロール信号はまた無線デバイス100内の何か他のユニットによって発生させても構わない。メモリ162は、無線デバイス100のためのプログラムコードおよびデータを含むことができる。
図1は、ゼロIF(ZIF)アーキテクチャとも呼ばれるダイレクト変換アーキテクチャを用いて実施される受信機の設計を示す。ダイレクト変換アーキテクチャにおいては、RF信号は1段(one stage)でダイレクトにRFからベースバンドに周波数ダウンコンバートされる。受信機はまた、例えば、1段(one stage)でRFから中間周波数(IF)へと、そしてそれから別の1段でIFからベースバンドへと、RF信号が複数の段階で周波数ダウンコンバートされるスーパーへテロダインアーキテクチャを用いて実施されても構わない。スーパーへテロダインおよびダイレクト変換アーキテクチャは、異なる回路ブロックを用いてもおよび/または異なる要求を有していても構わない。 FIG. 1 shows a receiver design implemented using a direct conversion architecture, also referred to as a zero IF (ZIF) architecture. In the direct conversion architecture, the RF signal is frequency down-converted directly from RF to baseband in one stage. The receiver may also frequency downconvert the RF signal in multiple stages, for example, from one stage to RF to intermediate frequency (IF) and then to another stage to IF to baseband. It may be implemented using a superheterodyne architecture. Superheterodyne and direct conversion architectures may use different circuit blocks and / or have different requirements.
図1は、ΣΔ ADCを用いた特定の受信機の設計を示す。受信機はまた図示しない異なるおよび/または追加の回路ブロックを含むことができる。例えば、ΣΔ ADC130はレギュレーターADCに置き換えることができ、ローパスフィルタ120はスイッチトキャパシタフィルタに置き換えることなどができる。一般に、受信機は、いかなる数の回路ブロックに対していかなる数のスイッチトキャパシタフィルタを含むことができる。簡単のため、以下の記載の多くはΣΔ ADC130が無線デバイス100内の唯一のスイッチトキャパシタ回路であるとする。
FIG. 1 shows a specific receiver design using a ΣΔ ADC. The receiver can also include different and / or additional circuit blocks not shown. For example, the
無線デバイス100は、無線通信、テレストリアル(terrestrial)放送、衛星通信など、一つまたは複数の無線技術をサポートすることができる。例えば、無線デバイス100は以下の無線技術の一つまたは複数をサポートすることができる。
The
・グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ(GSM(登録商標))、広帯域符号分割多元接続(WCDMA)、ロング・ターム・エボルーション(LTE)およびまたは“3rd Generation Partnership Project”と名付けられた機関(3GPP)、
・CDMA2000 1X(または単に、1X)、 CDMA2000 1xEV−DO (または単に、1xEV−DO)、 Ultra Mobile Broadband (UMB)および/または“3rd Generation Partnership Project 2”(3GPP2)と名付けられた機関(3GPP2)からの他の無線技術、
・IEEE 802.11 (Wi−Fi)、 IEEE 802.16 (WiMAX)、IEEE 802.20および/またはIEEEからの他の無線技術、
・Digital Video Broadcasting for Handhelds (DVB−H)、Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial Television Broadcasting (ISDB−T)、MediaFLOTMおよび/またはデジタル放送技術、および
・United States Global Positioning System (GPS)、European Galileo、 Russian GLONASSまたは Global Navigation Satellite System (GNSS)。
• Global System for Mobile Communications (GSM®), Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA), Long Term Evolution (LTE) and / or an organization named “3rd Generation Partnership Project” (3GPP ),
• CDMA2000 1X (or simply 1X), CDMA2000 1xEV-DO (or simply 1xEV-DO), Ultra Mobile Broadband (UMB) and / or “3rd
IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20 and / or other radio technologies from IEEE,
・ Digital Video Broadcasting for Handhelds (DVB-H), Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial Television Broadcasting (ISDB-T)
• United States Global Positioning System (GPS), European Galileo, Russian GLONASS, or Global Navigation Satellite System (GNSS).
無線デバイス100は一つまたは複数の無線技術のためのマルチモード動作(multiple modes of operation)をサポートすることができる。各モードは特定の無線技術における特定の信号バンド幅であることができる。LTEおよびUMBは可変信号バンド幅をサポートし、そして、マルチモードはLTEおよびUMBにおいて異なる可能な信号バンド幅として定義することができる。ΣΔ ADC130および無線デバイス100内の他のスイッチトキャパシタ回路は、無線デバイス100によりサポートされた全てのモードを対処できるように設計することができる。
The
ΣΔ ADC130は、シングル・ループΣΔ ADC、MASH ΣΔ ADCなどのさまざまな設計にて実施されることができる。ΣΔ ADC130はまた如何なるオーダー、例えば、1次オーダー、2次オーダーまたはより高いオーダーにて実施されることができる。一般に、より高いオーダーは、回路複雑性の犠牲にて、より高いパフォーマンスを提供することができる。
The
図2は、図1のΣΔ ADC130の一つの設計である、2次オーダーのΣΔ ADC130のブロック図を示す。ΣΔ ADC130は、量子化器230および1ビットDAC232に直列に結合された二つのセクション210aおよび210bを含む。
FIG. 2 shows a block diagram of a second
セクション210a内では、加算器212aは、DAC232から出力された量子化信号をアナログ信号から減じる。加算器212aの出力は、積分器220aにより積分され、そして、セクション210aの出力を得るために、増幅器222aによってK1 の利得で増幅される。セクション210b内では、加算器212bは、セクション210aの出力から量子化信号を減じる。加算器212bの出力は、積分器220bにより積分され、そして、セクション210bの出力を得るために、増幅器222bによってK2 の利得で増幅される。量子化器230は、基準電圧に対してセクション210bの出力を比較し、そして、その比較結果に基づいて1ビットデジタルサンプルを提供する。DAC232は、前記デジタルサンプルをアナログに変化し、そして、量子化信号を提供する。
Within
積分器220aおよび220bは、シングルサンプリング・スイッチトキャパシタ回路、相関ダブルサンプリング(CDS)回路、オートゼロ(auto-zeroing)(AZ)回路、チョッパー・スタビライザーション(CS)回路などのさまざまなスイッチトキャパシタ回路設計によって実施されることができる。スイッチトキャパシタ回路は一つまたは複数の増幅器、キャパシタおよびスイッチを使用し、これらの全ては相補型メタルオキサイド半導体(CMOS)で容易に組み立てられる。
図3はシングルサンプリング・スイッチトキャパシタ回路が使用された積分器220xの設計の概略図を示す。積分器220xは図2の積分器220aおよび220bのそれぞれに用いることができる。積分器220x内では、スイッチ312は、入力信号Vinを受信する一端と、ノードXに結合された他端とを有する。キャパシタ316はノードXとノードYとの間に結合される。キャパシタ318はノードYと回路グランドとの間に結合される。スイッチ320は、ノードYと、オペレーショナルトランスコンダクタンス増幅器(operational transconductance amplifier)(OTA)330の反転入力との間に結合される。OTA330の非反転入力は回路グランドに結合される。キャパシタ322はOTA330の反転入力と出力との間に結合される。スイッチ324はOTA330の出力に結合された一端と出力信号Voutを提供する他端とを有する。スイッチ312および318はC1コントロール信号によりコントロールされ、スイッチ314,320および324はC2コントロール信号によりコントロールされる。OTA330はIbias.のバイアス電流を受け入れる。
FIG. 3 shows a schematic diagram of an integrator 220x design in which a single sampling switched capacitor circuit is used. The integrator 220x can be used for each of the
第1のフェーズの期間、スイッチ312および318はC1信号上の論理高(logic high)により閉じられ、スイッチ314,320および324はC2信号上の論理低(logic low)により開かれ、そして、キャパシタ316は入力信号Vinによりチャージされる。第2のフェーズの期間、スイッチ314,320および324はC2信号上の論理高により閉じられ、スイッチ312および318はC1信号上の論理低により開かれ、そして、キャパシタ316上のチャージはキャパシタ322に転送され、それは出力信号Voutを変動させる。各々のサンプリングクロックサイクルにおいて、キャパシタ316は入力信号によりチャージされ、そして、その後に、そのチャージをキャパシタ322に転送する。
During the first phase, switches 312 and 318 are closed by a logic high on the C1 signal, switches 314, 320 and 324 are opened by a logic low on the C2 signal, and the
図2に示されるように、積分器は、他のタイプのスイッチトキャパシタ回路と同様にΣΔ ADCの基本要素である。異なるΣΔ ADC設計は異なる数の積分器および/または異なる積分器のコンフィギュレーション(configuration)を含むことができる。図3に示されるように、積分器はOTA、スイッチングキャパシタおよびスイッチにて実施されることができる。OTAは、スイッチングキャパシタ間、例えば、図3のキャパシタ316からキャパシタ322に電荷を移動させる。電荷の転送速度および精度はOTAに提供されるバイアス電流の量およびキャパシタのサイズに依存する。もし、電荷転送速度が十分に速くないと、キャパシタ上の電荷は1クロックサイクル内に完全には転送されず、そして、ΣΔ ADCのパフォーマンスは低下する可能性がある。
As shown in FIG. 2, the integrator is a fundamental element of the ΣΔ ADC, as is the case with other types of switched capacitor circuits. Different ΣΔ ADC designs can include different numbers of integrators and / or different integrator configurations. As shown in FIG. 3, the integrator can be implemented with an OTA, a switching capacitor and a switch. OTA moves charge between switching capacitors, for example, from
上で述べたように、無線デバイス100は、複数の無線技術に対して複数のモードをサポートすることができる。異なるモードは異なる信号バンド幅に関連付けられることができる。例えば、無線デバイス100は、GSM(登録商標)およびWCDMAに対して二つのモードをサポートすることができる。WCDMAの信号バンド幅が1.92メガヘルツ(MHz)である一方で、GSM(登録商標)の信号バンド幅は100キロヘルツ(KHz)であっても構わない。
As noted above, the
ΣΔ ADC130のスピード要求は異なるモードで異なる可能性がある。一般に、漸進的に大きくなる信号バンド幅に対してはΣΔ ADC130は漸進的に速くなるスピードが求められる。複数のモードをサポートするために、ΣΔ ADC130はプログラマブルスピード(programmable speed)を用いて設計されることができる。異なるモードに対してのΣΔ ADC130に対するプログラマブルバイアス電流を発生するために、比較的複雑なプログラマブルバイアス回路が用いられることができる。しかしながら、各モードに対して、ΣΔ ADC130のスピードは、ICプロセスおよび温度のばらつきに起因して大きく変動する可能性がある。これに対抗するために、最悪の場合の条件下でもΣΔ ADC130のスピードがシステム要求に合うことを確保できるように、十分に大きなマージンでもってバイアス電流は生成されることができる。最悪の場合の条件はまれにしか遭遇しないので、ほとんどの場合、過度のバイアス電流がΣΔ ADC130に対して用いられる可能性がある。ΣΔ ADC130の電力消費およびダイエリア(die area)の最適化はなされない可能性がある。
The speed requirement of the
一態様において、サンプリングレートに基づいて変動するパフォーマンスを有するようにスイッチトキャパシタ回路は設計され、そして、動作しても構わない。これは、(i)バイアス電流に比例するループ利得バンド幅を有するOTAおよび(ii)サンプリングレートおよびキャパシタンスに比例することになるバイアス電流を発生するバイアス回路を用いて達成されることができる。これは、バイアス電流を変えることによって異なるモードに対してスイッチトキャパシタ回路のスピードを変えさせることを可能とする。これはまたICプロセスおよび温度の変動の全域でスイッチトキャパシタ回路のスピードおよびもたらされるパフォーマンスが十分になることを確かにする。 In one aspect, the switched capacitor circuit may be designed and operated to have a performance that varies based on the sampling rate. This can be accomplished using a bias circuit that generates (i) OTA with a loop gain bandwidth proportional to the bias current and (ii) a bias current that will be proportional to the sampling rate and capacitance. This makes it possible to change the speed of the switched capacitor circuit for different modes by changing the bias current. This also ensures that the speed and resulting performance of the switched capacitor circuit is sufficient across IC process and temperature variations.
図4は、バイアス電流に比例するループ利得バンド幅を有するOTA400の設計の概略図を示す。OTA400は、図3のOTA330として用いられることができる。OTA400内では、電流源410はノードZと回路グランドとの間に結合され、そして、Ibias.のバイス電流を提供する。N−チャネルメタルオキサイド半導体(NMOS)トランジスタ412および422は、ノードZに結合されたソース(sources)、および、OTA400の非反転入力(Vinp)および反転入力(Vinn)にそれぞれ結合されたゲート(gates)を有する。NMOSトランジスタ414および424は、バイアス電圧Vb3を受け入れているゲート(gates)、NMOSトランジスタ412および422のドレインにそれぞれ結合されたソース(sources)、および、反転出力(Voutn)および非反転出力(Voutp)にそれぞれ結合されたドレイン(drains)を有する。P−チャネルMOS(PMOS)トランジスタ416および426は、バイアス電圧Vb2を受け入れているゲート(gates)、および、NMOSトランジスタ414および424のドレインにそれぞれ結合されたドレイン(drains)を有する。PMOSトランジスタ418および428は、電源電圧VDDに結合されたソース(sources)、バイアス電圧Vb1を受け入れているゲート(gates)、および、PMOSトランジスタ416および426のソースにそれぞれ結合されたドレイン(drains)を有する。
FIG. 4 shows a schematic diagram of an
一般に、MOSトランジスタは、三つの領域、飽和または強反転領域、線形領域および弱反転領域の一つの中において動作されることができる。一設計においては、NMOSトランジスタ412および422は、トランスコンダクタンスgmがバイアス電流に比例する、つまり、gm=K・Ibias、ここで、Kはスケーリングファクタとなる、弱反転領域内で動作されることができる。そして、OTA400のループ利得バンド幅は、
BW=gm/C=K・Ibias/C 式(1)
で表され、ここで、Cは積分器キャパシタ(例えば、図3のキャパシタ322)、そして、BWはOTA400のループ利得バンド幅である。
In general, a MOS transistor can be operated in one of three regions: a saturated or strong inversion region, a linear region, and a weak inversion region. In one design, NMOS transistors 412 and 422 are operated in a weak inversion region where transconductance g m is proportional to bias current, ie, g m = K · I bias , where K is a scaling factor. Can. And the loop gain bandwidth of OTA400 is
BW = g m / C = K · I bias / C Formula (1)
Where C is the integrator capacitor (eg,
式(1)に示されるように、弱反転領域内においてNMOSトランジスタ412および422を動作させることにより、OTA400のループ利得バンド幅はバイアスIbiasを変えることにより変動させられることができる。NMOSトランジスタ412および422は、
となるように、NMOSトランジスタ(transistors)のサイズを十分に大きく選択することにより、弱反転領域内において動作させることができ、ここで、Vgsはゲート・ソース間電圧、Vthはしきい値電圧である。 By selecting a sufficiently large size of the NMOS transistor (transistors) so that it can be operated in the weak inversion region, where V gs is a gate-source voltage and V th is a threshold value. Voltage.
一設計においては、スイッチトキャパシタ回路のIbias電流は、ICプロセスおよび温度におけるばらつきに起因するキャパシタサイズの変化をトラックする(track)ために、適応的に発生させることができる。スイッチトキャパシタ回路のためのサンプリングキャパシタは、ICプロセスおよび温度に伴って変動することができ、そして、与えられたスピードに対して必要とされるバイアス電流の量はそれ故にICプロセスおよび温度に伴って変わることができる。バイアス電流は、スイッチトキャパシタ回路内のサンプリングキャパシタのサイズに比例して発生させることができる。これは、ICプロセスおよび温度の変動の全域でスイッチトキャパシタ回路のスピードおよびもたらされるパフォーマンスが十分になることを確かにすることができる。 In one design, the I- bias current of the switched capacitor circuit can be adaptively generated to track changes in capacitor size due to variations in IC process and temperature. Sampling capacitors for switched capacitor circuits can vary with IC process and temperature, and the amount of bias current required for a given speed is therefore with IC process and temperature. Can change. The bias current can be generated in proportion to the size of the sampling capacitor in the switched capacitor circuit. This may ensure that the speed and resulting performance of the switched capacitor circuit is sufficient across IC process and temperature variations.
一設計においては、スイッチトキャパシタ回路のバイアス電流は、選択された動作のモードに基づいて適応的に発生させることができる。スイッチトキャパシタ回路は異なるモードでは異なるサンプリングレートで動作させることができる。各モードに対するサンプリングレートはそのモードに対する信号バンド幅に基づいて(例えば、比例して)選択されることができる。一設計においては、バイアス電流はサンプリングレートまたは周波数に比例する。これは、各モードに対してスイッチトキャパシタ回路のスピーが十分であることを確かにすることができる。 In one design, the bias current of the switched capacitor circuit can be adaptively generated based on the mode of operation selected. Switched capacitor circuits can be operated at different sampling rates in different modes. The sampling rate for each mode can be selected (eg, proportionally) based on the signal bandwidth for that mode. In one design, the bias current is proportional to the sampling rate or frequency. This can ensure that the switched capacitor circuit has sufficient speed for each mode.
図5は、図1のバイアス回路140の設計の概略図を示す。バイアス回路140は、スイッチトキャパシタ回路(例えば、ΣΔ ADC130)のためのバイアス電流を選択されたモードに基づいて、そして、ICプロセスおよび温度における変動をトラックするために、適応的に発生することができる。図5に示された設計においては、バイアス回路140は、ドライバ回路510、スイッチトキャパシタ負荷520およびカレントミラー540を含む。
FIG. 5 shows a schematic diagram of a design of
ドライバ回路510内では、オペレーショナル増幅器(オペアンプ)512はバイアス電圧Vbiasを受け入れている非反転入力およびノードCに結合された反転入力を有する。NMOSトランジスタ514は、ノードCに結合されたソース、オペアンプ512の出力に結合されたゲート、および、ノードDに結合されたドレインを有する。キャパシタ516は、オペアンプ512の出力と回路グランドとの間に結合される。キャパシタ518は、NMOSトランジスタ514のゲートとソースとの間に結合される。
Within
スイッチトキャパシタ負荷520はノードCと回路グランドとの間に結合される。スイッチトキャパシタ負荷520内では、スイッチ522とキャパシタ526は並列に結合され、そして、その組合せはノードAと回路グランドとの間に結合される。スイッチ524はノードAとノードCとの間に結合される。スイッチ532はノードBとノードCとの間に結合される。スイッチ534とキャパシタ536は並列に結合され、そして、その組合せはノードBと回路グランドとの間に結合される。キャパシタ528はノードCと回路グランドとの間に結合される。スイッチ522および532はS1コントロール信号によってコントロールされ、そして、スイッチ524および534はS2コントロール信号によってコントロールされる。
Switched
キャパシタ526および536は、スイッチトキャパシタ回路内に使用されたのと同タイプのキャパシタにて実施されることができる。メタルキャパシタ、MOSキャパシタなどのさまざまなタイプのキャパシタが使用可能である。スイッチトキャパシタ回路内のキャパシタと同タイプのキャパシタ526および536にて実施することにより、バイアス回路140によって発生されたバイアス電流は、ICプロセスおよび温度の変動に起因するキャパシタサイズの変化をより正確にトラックすることができる。
カレントミラー540はノードDと電源電圧VDDとの間に結合される。カレントミラー540内では、PMOSトランジスタ542および544は、電源電圧に結合されたソース(sources)、一緒に結合され且つノードDに結合されたゲート(gates)を有する。PMOSトランジスタ542のドレインはまたノードDに結合され、PMOSトランジスタ544のドレインはバイアス電流Ibiasを提供する。キャパシタ546は電源電圧とPMOSトランジスタ542および544のゲートとの間に結合されている。
バイアス電圧Vbiasは、バンドギャップ電圧基準を用いて発生させることができ、そして、ICプロセスおよび温度における変動の全域で略一定であることができる。バイアス電圧Vbiasは、また別の電圧基準を用いて発生させることができ、そして、任意の適切な値を有することができる。オペアンプ512およびNMOSトランジスタ514はノードCにVbiasの電圧を提供するフィードバック回路として動作する。キャパシタ516は安定するようにフィードバックループを補償する。キャパシタ518は、NMOSトランジスタ514がキャパシタ526または536をチャージしている時に、電流スパイクを低減する。
The bias voltage V bias can be generated using a band gap voltage reference and can be substantially constant across variations in IC process and temperature. The bias voltage V bias can be generated using another voltage reference and can have any suitable value. The
スイッチトキャパシタ負荷520は、1クロックサイクル間、キャパシタ526および536における電荷転送を平均することにより、等価抵抗を実現する。NMOSトランジスタ514によって提供された平均チャージ電流Ichargeは、等価抵抗およびノードCでのVbias電圧に依存する。
Switched
図6は、バイアス回路140に対するS1およびS2コントロール信号を発生するための回路600の設計のブロック図を示す。回路600は、図1のコントローラ/プロセッサ160の一部、または、無線デバイス100内のある別のユニットの一部でも構わない。
FIG. 6 shows a block diagram of a design of
回路600内では、クロック発生器610は、無線デバイス100に対して選択されたモードを受け入れ、そして、選択されたモードに基づいてサンプリングクロックSCLKを発生する。サンプリングクロックの周波数またはレートは、信号バンド幅および/または選択されたモードに関連する別のファクタに基づいて決定されることができる。コントロール信号発生器620は、サンプリングクロックを受け入れ、そして、スイッチトキャパシタ負荷520内のスイッチに対するS1およびS2コントロール信号を発生する。
Within
図7は、S1およびS2コントロール信号のタイミング図を示す。図7のトップはサンプリングクロックを示し、それは選択されたモードによって決定されたfsamplingの周波数を有する。S1信号は、サンプリングクロックが論理高の時の第1のフェーズφ1期間の論理高である。逆に、S2信号は、サンプリングクロックが論理高の時の第2のフェーズφ2期間の論理低である。S1およびS2信号は重なっておらず(non-overlapping)、そして、fsamplingの周波数を有する。各コントロール信号は50%未満のデューティサイクルを有する。 FIG. 7 shows a timing diagram of the S1 and S2 control signals. The top of FIG. 7 shows the sampling clock, which has a frequency of f sampling determined by the selected mode. The S1 signal is a logic high during the first phase φ1 when the sampling clock is a logic high. Conversely, the S2 signal is logic low during the second phase φ2 when the sampling clock is logic high. The S1 and S2 signals are non-overlapping and have a frequency of f sampling . Each control signal has a duty cycle of less than 50%.
図5に戻って参照すると、キャパシタ526および536は、スイッチ522,524,532および534を介してサンプリングレートで周期的に充電および放電する。第1のフェーズφ1期間、スイッチ522および532はS1信号上の論理高により閉じられ、そして、スイッチ524および534はS2信号上の論理低により開かれる。キャパシタ526はスイッチ522を介して放電され、そして、キャパシタ536はスイッチ532を介してNMOSトランジスタ514によって充電される。
Referring back to FIG. 5,
第2のフェーズφ2期間、スイッチ522および532はS1信号上の論理低により開けられ、そして、スイッチ524および534はS2信号上の論理高により閉じられる。キャパシタ526はスイッチ524を介してNMOSトランジスタ514によって充電され、そして、キャパシタ536はスイッチ534を介して放電される。
During the second phase φ2, switches 522 and 532 are opened by a logic low on the S1 signal, and switches 524 and 534 are closed by a logic high on the S2 signal.
キャパシタ526および536はそれ故にNMOSトランジスタ514による交互のサンプリングクロックフェーズ上で充電され、そして、各キャパシタは相補的なクロックフェーズ上で充電および放電される。NMOSトランジスタ514により提供される平均充電電流(average charging current)は、
Icharge=fsampling・(C1+C2)・Vbias, 式(2)
として表され、ここで、C1はキャパシタ526のキャパシタンス、そして、C2はキャパシタ536のキャパシタンスである。キャパシタ526および536は、C1=C2となるように、同じサイズにすることができる
式(2)に示されるように、平均充電電流は、バイアス電圧Vbias、サンプリングレートfsampling、および、キャパシタ526および536のキャパシタンスC1,C2によって決定され、そして、それぞれに比例する。より高いサンプリングレートに対しては、キャパシタ526および536はより頻繁に充電および放電され、そして、充電電流はそれ故に前記サンプリングレートに比例する。より大きなキャパシタ526および536に対しては、各サンプリングクロックサイクルにおけるバイアス電圧に合わせて、これらのキャパシタを充電するためにより多くの電流が用いられ、そして、充電電流はそれ故にキャパシタのサイズに比例する。
I charge = f sampling · (C 1 + C 2 ) · V bias , equation (2)
Where C 1 is the capacitance of
キャパシタ528は、充電電流を平滑およびフィルタし、そして、キャパシタンスC3 を有し、それはキャパシタ526および536のトータルのキャパシタンスよりも大きくすること、つまり、C3 >(C1+C2)とすることができる。キャパシタ528は、スイッチ524および532が閉じられる時にはいつも充電電流中のスパイクを平滑する大きな電流貯蔵庫として機能する。キャパシタ528と、キャパシタ526および536を周期的に充電および放電することに由来する等価抵抗とは、フィードバックループに余分の(extra)ポールを導入し、そして、このループの安定性はキャパシタ516を用いて確保される。
カレントミラー540は平均充電電流Ichargeを写す(mirror)ようにバイアス電流Ibiasを発生する。一設計においては、PMOSトランジスタ542および544は同じサイズを有し、そして、バイアス電流は充電電流と略等しい。別の設計においては、PMOSトランジスタ542および544は異なるサイズを有し、バイアス電流はPMOSトランジスタ542および544のサイズに比に依存する。例えば、PMOSトランジスタ544はPMOSトランジスタ542よりもMの因数(factor)だけ大きくなることができ、そして、バイアス電流はそれで充電電流よりもM倍大きくなるであろう。この設計はバイアス回路140の電力消費を低減することができる。キャパシタ546はPMOSトランジスタ542および544のゲート電圧が変動しないように防ぎ、そして、従って追加のフィルタリングを提供する。
The
式(2)に示されるように、図5に示された設計は、選択されたモードに基づいてバイアス電流Ibiasが適応的に発生されることを可能とする。バイアス電流はサンプリングレートに比例し、それは選択されたモードに基づいて決定されることができる。より高スピード、より高サンプリングレートが適用されたモードに対しては、ΣΔ ADCのためにより大きなバイアス電流がバイアス回路140によって発生される。
As shown in equation (2), the design shown in FIG. 5 allows the bias current I bias to be generated adaptively based on the selected mode. The bias current is proportional to the sampling rate, which can be determined based on the selected mode. For modes where higher speeds and higher sampling rates are applied, a larger bias current is generated by the
図5の設計はまた、ICプロセスおよび温度における変動に起因するΣΔ ADCのための積分器内のサンプリングキャパシタにおける変化をバイアス電流がトラックできることを可能とする。バイアス電流はキャパシタ526および536のキャパシタンスC1およびC2に比例し、それはサンプリングキャパシタと同じようにICプロセスおよび温度上で変動することができる。例えば、もしΣΔ ADC内のサンプリングキャパシタがICプロセスおよび温度の変動に起因してより大きくなると(例えば、暑い温度および/またはスロー(slow)ICプロセス)、キャパシタ526および536は略同じパーセンテージだけ大きくなり、そして、バイアス回路140は比例的により大きなバイアス電流を発生し、それはΣΔ ADC内の複数のOTAが電荷をより速く動かすことを可能とする。
The design of FIG. 5 also allows the bias current to track changes in the sampling capacitor in the integrator for the ΣΔ ADC due to variations in IC process and temperature. The bias current is proportional to the capacitances C 1 and C 2 of
図8は、スイッチトキャパシタ回路(例えば、ΣΔ ADC)のためのバイアス電流を適応的に発生するためのプロセス800を示す。モード(a mode)は、異なるサンプリングレートに関連付けられた複数のモードの中から選ばれることができる(ブロック812)。スイッチトキャパシタ回路は、選択されたモードに依存して、変動することができるサンプリングレートで動作されることができる(ブロック814)。スイッチトキャパシタ回路はバイアス電流に比例するループ利得バンド幅を有することができる。一設計においては、スイッチトキャパシタ回路は、サンプリングレートでアナログ信号をデジタル化するΣΔ ADCを具備し、そして、デジタルサンプルを提供する。
FIG. 8 shows a
選択されたループ利得バンド幅を取得し、そして、ICプロセスおよび温度における変動に起因する、スイッチトキャパシタ回路内の少なくとも一つのスイッチングキャパシタにおける変動を、トラックするために、スイッチトキャパシタ回路のためのバイアス電流は、スイッチトキャパシタ回路のためのサンプリングレートに基づいて(比例して)発生させることができる(ブロック816)。バイアス電流は(i)ICプロセスおよび温度における変動を通してスイッチトキャパシタ回路内の少なくとも一つのスイッチングキャパシタをトラックする少なくとも一つのキャパシタおよび/または(ii)バンドギャップまたはある別の基準電圧を用いて発生させることができるバイアス電圧に基づいて発生させることができる。 Bias current for the switched capacitor circuit to obtain a selected loop gain bandwidth and track variations in at least one switching capacitor in the switched capacitor circuit due to variations in IC process and temperature Can be generated (proportional) based on the sampling rate for the switched capacitor circuit (block 816). The bias current is generated using (i) at least one capacitor that tracks at least one switching capacitor in the switched capacitor circuit through variations in IC process and temperature and / or (ii) a bandgap or some other reference voltage. Can be generated based on a bias voltage that can be generated.
ブロック816の一設計においては、第1のキャパシタ(例えば、キャパシタ526)は第1のコントロール信号に基づいて放電され、そして、第2のコントロール信号に基づいて充電されることができる。第2のキャパシタ(例えば、キャパシタ536)は前記第2のコントロール信号に基づいて放電され、そして、前記第1のコントロール信号に基づいて充電されることができる。第1のキャパシタのための充電電流および第2のキャパシタのための充電電流は、平均充電電流を得るために、フィルタされることができる(例えば、キャパシタ528、キャパシタ546などを用いて)。次にバイアス電流は(例えば、カレントミラーの)平均充電電流に基づいて発生させることができる。バイアス電流はまたサンプリングレートに比例および/またはICプロセスおよび温度における変動をトラックする他の方法にて適応的に発生させることができる。
In one design of block 816, a first capacitor (eg, capacitor 526) can be discharged based on a first control signal and charged based on a second control signal. A second capacitor (eg, capacitor 536) can be discharged based on the second control signal and charged based on the first control signal. The charging current for the first capacitor and the charging current for the second capacitor can be filtered (eg, using
ICプロセスおよび温度上でのΣΔ ADC130内の複数のOTAのセトリングタイムを測定するために、コンピュータシミュレーションが行われた。セトリングタイムは、OTAが特定の精度でもってキャパシタ間に電荷を転送するためにかかる時間の量である。コンピュータシミュレーションは、(i)図5に示された設計に基づいて適応的に発生されたバイアス電流を用いた複数のOTAのセトリングタイム、および、(ii)固定された抵抗を横切ってVbias電圧を印加することにより発生された複数のOTAのセトリングタイムを計った。コンピュータシミュレーションは、適応的に発生されたバイアス電流を用いたセトリングタイムは、従来通りに発生されたバイアス電流を用いたセトリングタイムよりも、ICプロセスおよび温度における変動の全域でより少ない広がりを有することを示した。
Computer simulations were performed to measure the settling time of multiple OTAs in the
適応的に発生されたバイアス電流は、バイアス電流に対して大きなマージンの必要性を持たせなくても、最悪の条件に対して十分なスピードを確保することができるので、ここに記載された技術は、電力消費を減らし、そして、ΣΔ ADCおよびその他のスイッチトキャパシタ回路のパフォーマンスを向上することができる。ΣΔ ADCおよび他のスイッチトキャパシタ回路のパフォーマンスはまた、適応的に発生されたバイアス電流の使用で、ICプロセスおよび温度の端にまたがるより厳しい範囲内で変動でき、それはイールド(yield)を改善することができる。前記技術は多くの数のモードがサポートされたときに特に有益である。例えば、それはサンプリングレートが異なるUMBの10のモードである。前記技術は、より低い電力消費および良好なADCパフォーマンスを達成するために、全てのモードに対して異なるバイアス電流を容易に発生することができる。 The adaptively generated bias current can ensure sufficient speed for worst-case conditions without the need for a large margin for the bias current. Can reduce power consumption and improve the performance of ΣΔ ADCs and other switched capacitor circuits. The performance of ΣΔ ADCs and other switched capacitor circuits can also be varied within tighter ranges across the IC process and temperature, with the use of adaptively generated bias currents, which improves yield Can do. The technique is particularly beneficial when a large number of modes are supported. For example, it is 10 modes of UMB with different sampling rates. The technique can easily generate different bias currents for all modes in order to achieve lower power consumption and good ADC performance.
ここに述べた技術およびバイアス回路は、IC、アナログIC、RFIC、混合信号(mixed-signal)IC、ASIC、プリント基板(PCB)、電子デバイスなどの上で実施することが可能である。バイアス回路はまたCMOS、NMOS、PMOS、バイポーラ接合トランジスタ(bJT)、バイポーラCMOS(BiCMOS)、シリコンゲルマニウム(SiGe)、ガリウム砒素(GaAs)などのさまざまなICプロセス技術を用いて組み立てることができる。 The techniques and bias circuits described herein can be implemented on ICs, analog ICs, RFICs, mixed-signal ICs, ASICs, printed circuit boards (PCBs), electronic devices, and the like. The bias circuit can also be assembled using various IC process technologies such as CMOS, NMOS, PMOS, bipolar junction transistor (bJT), bipolar CMOS (BiCMOS), silicon germanium (SiGe), gallium arsenide (GaAs).
ここに述べた技術を実施する装置は単体の(stand-alone)デバイスまたはより大きなデバイスの一部でも構わない。デバイスは、(i)単体のIC、(ii)一つまたは複数のICの組であって、データおよび/または命令を記憶するためのメモリICを含むことができる前記一つまたは複数のICの組、(iii)RF受信機(RFR)またはRF送信機/受信機(RTR)などのRFIC、(iv)移動局モデム(MSM)などのASIC、(v)他のデバイスに組み込まれることできるモジュール、(vi)受信機、セルラフォン、無線デバイス、ハンドセットまたは移動ユニット(mobile unit)、(vii)その他。 An apparatus that implements the techniques described herein may be a stand-alone device or part of a larger device. A device is (i) a single IC, (ii) a set of one or more ICs, wherein the one or more ICs can include a memory IC for storing data and / or instructions A pair, (iii) an RFIC such as an RF receiver (RFR) or an RF transmitter / receiver (RTR), (iv) an ASIC such as a mobile station modem (MSM), (v) a module that can be incorporated into other devices. , (Vi) receiver, cellular phone, wireless device, handset or mobile unit, (vii) others.
一つまたは複数の代表的な設計において、記載された前記機能(functions)は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエアまたはそれらの任意の組合せによって実装されることができる。もしソフトウエアで実装されると、前記機能は1つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ読取り可能媒体上に記憶するか、あるいはコンピュータ読取り可能媒体を介して送信することができる。コンピュータ読取り可能媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を可能にする任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体でよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ読取り可能媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD−ROMもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または、命令もしくはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを運搬または記憶するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる任意の他の媒体を備えることができる。さらに、いかなる接続もコンピュータ読取り可能媒体と適切にターム(term)される。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(DSL)、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、DSL、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用されるディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク(disk)およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ読取り可能媒体の範囲内に含まれるべきである。 In one or more exemplary designs, the functions described can be implemented by hardware, software, firmware, or any combination thereof. If implemented in software, the functions can be stored on or transmitted over as one or more instructions or code on a computer-readable medium. Computer-readable media includes both computer storage media and communication media including any medium that enables transfer of a computer program from one place to another. A storage media may be any available media that can be accessed by a computer. By way of example, and not limitation, such computer readable media may be in the form of RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage device, or instructions or data structures Any other medium that can be used to carry or store the desired program code and that can be accessed by a computer can be provided. In addition, any connection is appropriately termed with a computer readable medium. For example, the software can use a coaxial cable, fiber optic cable, twisted pair, digital subscriber line (DSL), or wireless technology such as infrared, wireless, and microwave, from a website, server, or other remote source When transmitted, coaxial technologies, fiber optic cables, twisted pair, DSL, or wireless technologies such as infrared, radio, and microwave are included in the media definition. Discs and discs used herein are compact discs (CDs), laser discs, optical discs, digital versatile discs (DVDs), floppy discs. (Registered trademark) disk and Blu-ray disk (disc), the disk normally reproduces data magnetically, and the disk optically reproduces data with a laser. Combinations of the above should also be included within the scope of computer-readable media.
前記開示の先の説明は、任意の当業者が前記開示を作るかまたは使用することを可能にするために提供されている。前記開示に対する種々の変更が、当業者に容易に明らかになることになり、また、本明細書で規定される一般的な原理が、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の変形に適用されてもよい。したがって、本開示は、本明細書で示す実施形態および設計に限定されることを意図されるのではなく、添付特許請求の範囲によって規定される原理および新規な特徴に矛盾しない、考えられる最も広い範囲に一致することを意図される。 The previous description of the disclosure is provided to enable any person skilled in the art to make or use the disclosure. Various modifications to the above disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and other modifications may be made to the general principles defined herein without departing from the spirit or scope of the disclosure. May be applied. Accordingly, this disclosure is not intended to be limited to the embodiments and designs set forth herein, but is the broadest possible, consistent with the principles and novel features defined by the appended claims. Intended to match the range.
Claims (29)
少なくとも一つのスイッチングキャパシタおよび一つの増幅器を具備するスイッチトキャパシタ回路、前記スイッチングキャパシタ回路はサンプリングレートで前記少なくとも一つのスイッチングキャパシタを充電および放電するように働き、前記増幅器はバイアス電流に比例するバンド幅を有すること;および
前記スイッチングキャパシタ回路に結合され、かつ、前記スイッチングキャパシタ回路に対して前記バイアス電流を発生するように働くバイアス回路、前記バイアス電流は、前記増幅器が前記サンプリングレートに比例するバンド幅を有するように、集積回路(IC)プロセスおよび温度におけるばらつき(variation)に起因する、前記少なくとも一つのスイッチングキャパシタにおける変化(change)を、トラックすること(tracking)。 The device should include:
A switched capacitor circuit comprising at least one switching capacitor and an amplifier, the switching capacitor circuit acting to charge and discharge the at least one switching capacitor at a sampling rate, the amplifier having a bandwidth proportional to the bias current; And a bias circuit coupled to the switching capacitor circuit and operative to generate the bias current for the switching capacitor circuit, the bias current having a bandwidth proportional to the sampling rate of the amplifier. Tracking changes in the at least one switching capacitor due to variations in integrated circuit (IC) process and temperature. .
前記平均充電電流を提供するように働くトランジスタ、および、
前記トランジスタに結合され、かつ、前記バイアス電圧を受け入れ、そして、前記トランジスタを駆動するオペレーショナル増幅器を具備する請求項13の装置。 The driver circuit is
A transistor that serves to provide the average charge current; and
14. The apparatus of claim 13, comprising an operational amplifier coupled to the transistor and receiving the bias voltage and driving the transistor.
一緒に結合されたソース(sources)および一緒に結合されたゲート(gates)を有する第1および第2のトランジスタ、前記第1のトランジスタは前記平均充電電流を提供するように働き、そして、前記第2のトランジスタは前記バイアス電流を提供するように働く、および
前記第1および第2のトランジスタの前記ゲートと前記ソースとの間に結合され、かつ、前記バイアス電流に対してのフィルタリングを提供するように働くキャパシタを具備する請求項16の装置。 The current mirror is
First and second transistors having sources coupled together and gates coupled together, said first transistor serving to provide said average charging current, and said first transistor Two transistors serve to provide the bias current, and are coupled between the gate and the source of the first and second transistors and provide filtering for the bias current. 17. The apparatus of claim 16, comprising a capacitor acting on.
スイッチトキャパシタ回路をサンプリングレートで動作させること、前記スイッチトキャパシタ回路はバイアス電流に比例するバンド幅を有すること;および
前記サンプリングレートに比例するバンド幅を得るため、および、集積回路(IC)プロセスおよび温度におけるばらつきに起因する、前記スイッチトキャパシタ回路内の少なくとも一つのスイッチングキャパシタにおける変化を、トラックするために、前記スイッチトキャパシタ回路に対してのバイアス電流を発生すること。 The method comprises the following:
Operating a switched capacitor circuit at a sampling rate, the switched capacitor circuit having a bandwidth proportional to a bias current; and obtaining a bandwidth proportional to the sampling rate, and integrated circuit (IC) process and temperature Generating a bias current for the switched capacitor circuit to track changes in at least one switching capacitor in the switched capacitor circuit due to variations in.
前記選択されたモードに対して前記サンプリングレートに比例するようにバイアス電流を発生することをさらに具備する請求項19の方法。 Selecting a mode from among multiple modes associated with different sampling rates; and generating a bias current proportional to the sampling rate for the selected modes 20. The method of claim 19, further comprising:
第1のコントロール信号に基づいて第1のキャパシタを放電させること、
第2のコントロール信号に基づいて前記第1のキャパシタを充電すること、および、
前記第1のキャパシタに対する充電電流に基づいて前記バイアス電流を発生することを具備する請求項19の方法。 Generating the bias current comprises:
Discharging the first capacitor based on the first control signal;
Charging the first capacitor based on a second control signal; and
20. The method of claim 19, comprising generating the bias current based on a charging current for the first capacitor.
第2のコントロール信号に基づいて第2のキャパシタを放電させること、
第1のコントロール信号に基づいて前記第2のキャパシタを充電すること、および、
さらに前記第2のキャパシタに対する充電電流に基づいて、前記バイアス電流を発生することをさらに具備する請求項23の方法。 Generating the bias current comprises:
Discharging the second capacitor based on the second control signal;
Charging the second capacitor based on a first control signal; and
24. The method of claim 23, further comprising generating the bias current based on a charging current for the second capacitor.
平均充電電流を得るために、前記第1および第2のキャパシタに対しての前記充電電流をフィルタすること;および
前記平均充電電流に基づいて前記バイアス電流を発生することをさらに具備する請求項24の方法。 Generating the bias current comprises:
25. further comprising filtering the charging current for the first and second capacitors to obtain an average charging current; and generating the bias current based on the average charging current. the method of.
スイッチトキャパシタ回路をサンプリングレートで動作させるための手段、前記スイッチトキャパシタ回路はバイアス電流に比例するバンド幅を有すること;および
前記サンプリングレートに比例するバンド幅を得るため、および、集積回路(IC)プロセスおよび温度におけるばらつき(variation)に起因する、前記スイッチトキャパシタ回路内の少なくとも一つのスイッチングキャパシタにおける変化を、トラックするために、前記スイッチトキャパシタ回路に対してのバイアス電流を発生するための手段。 The device should include:
Means for operating a switched capacitor circuit at a sampling rate, the switched capacitor circuit having a bandwidth proportional to a bias current; and obtaining a bandwidth proportional to the sampling rate; and an integrated circuit (IC) process And means for generating a bias current for the switched capacitor circuit to track a change in at least one switching capacitor in the switched capacitor circuit due to variations in temperature.
前記選択されたモードに対して前記サンプリングレートに比例するようにバイアス電流を発生するための手段をさらに具備する請求項26の装置。 Means for selecting a mode among a plurality of modes associated with different sampling rates; and generating a bias current proportional to the sampling rate for the selected modes 27. The apparatus of claim 26, further comprising means for:
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